WO2017149796A1 - コイル及びコイルの製造方法 - Google Patents

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塩田 広
霜村 英二
圭史 伊藤
後藤 博
前田 照彦
裕介 陦
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東芝産業機器システム株式会社
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    • H01F5/02Coils wound on non-magnetic supports, e.g. formers

Definitions

  • the present disclosure relates to a coil and a method for manufacturing the coil.
  • Diagram showing the cross-sectional structure of the coil The figure which shows the state of the middle process of the manufacturing process of the coil.
  • the figure which shows the state of the middle process of the manufacturing process of the coil The figure which shows the state of the middle process of the manufacturing process of the coil.
  • the figure which shows the state of the middle process of the manufacturing process of the coil The figure which shows the state of the middle process of the manufacturing process of the coil
  • Sectional drawing which shows the state of the process in the middle of the manufacture process of a coil
  • the figure which shows the state of the middle process of the manufacturing process of the coil The figure which shows the schematic structural example of the coil by 2nd Embodiment.
  • the tying band 22 for example, a tough aramid fiber tape is used.
  • the tying band 22 has a paper tape shape, and the first unit litz wire 16 or the strand 14 constituting the second unit litz wire 18 is unwound by winding around the second unit litz wire 18. Used to tie up so that there is no. As shown in FIG. 4A described later, the lashing band 22 is wound around the second unit litz wire 18 so that a gap G is formed between the lashing bands 22 to be wound.
  • the insulating cured resin 20 exists between the plurality of strands 14 or between the plurality of first unit litz wires 16 without any gap. Further, the cured resin 20 is present between the element wire 14 and the lashing band 22 and the surrounding band 24 and between the first unit litz wire 16 and the lashing band 22 and the surrounding band 24 without any gap. That is, the second unit litz wire 18 is obtained by curing a plurality of strands 14 or a plurality of first unit litz wires 16 with a resin liquid 38 described later and solidifying them integrally. It is integrated and fixed to.
  • the strand 14, the first unit litz wire 16, the second unit litz wire 18, the securing band 22, and the surrounding band 24 are solidified by the cured resin 20 without any gaps. That is, the coil 10 and the litz wire 12 constituting the coil 10 have a configuration in which the space between the strands 14 and the periphery thereof is filled with the cured resin 20 without a gap and molded.
  • the periphery of the twisted litz wire 30a is secured by being wound by a lashing band 22 to form a secured litz wire 30b (Litz wire).
  • the tying band 22 is wound around the twisted litz wire 30a so as to form a gap, that is, a gap.
  • the twisted litz wire 30a is exposed from the gap between the lashing bands 22 to be wound.
  • the tying band 22 is, for example, an aramid paper tape, it cannot transmit a resin solution described later.
  • the bandage litz wire 30 c (Litz wire) is formed by winding the periphery of the secured litz wire 30 b with the nonwoven fabric tape 32.
  • the nonwoven fabric tape 32 is wound around the secured litz wire 30b so that no gap is generated between the wound nonwoven fabric tapes 32.
  • the nonwoven fabric tape 32 can permeate and permeate a resin liquid 38 described later.
  • the nonwoven fabric tape 32 contains a curing accelerator for the resin liquid 38 to be described later.
  • the curing accelerator include amines, imidazoles, phosphines, DBU (1,8-diazabicyclo (5.4.0) undecene-7) and organic acid salts thereof, ammonium or phosphonium compounds.
  • the nonwoven fabric tape 32 contains a curing accelerator for the resin liquid 38.
  • the coil 10b is immersed in the resin liquid 38, and after the resin liquid 38 has sufficiently penetrated into the nonwoven fabric tape 32 and the bandage litz wire 30c, the resin liquid 38 in the nonwoven fabric tape 32 reacts with the curing accelerator. Harden. Thereby, as shown in FIG. 8 to be described later, a surrounding band 24 cured by the resin is formed.
  • the curing accelerator is contained only in the non-woven tape 32, only the resin liquid 38 of the non-woven tape 32 is cured, and the internal resin liquid 38 covered with the non-woven tape 32 remains uncured. Remains at.
  • the internal region covered with the nonwoven fabric tape 32 between the first unit litz wire 16, the strand 14, and the lashing band 22 inside the second unit litz wire 18 is a resin liquid before curing. 38 or uncured resin 40.
  • the coil in this state is designated as coil 10d, and the litz wire constituting this is designated as bandage litz wire 30e.
  • the uncured resin 40 is filled between the element wires 14 and between the first unit litz wires 16, and the outer periphery is filled with the resin.
  • the nonwoven fabric tape 32 cured by the liquid 38, that is, is covered with the surrounding band 24.
  • the resin liquid 38 is cured by a method such as heating with the coil 10 placed in the resin container 36. .
  • the resin liquid 38 will harden
  • the cured resin is also filled in the cavity in the center of the coil 10, and the cavity is blocked with the cured resin. For the above reason, the resin liquid 38 is cured only in this portion by adding a curing accelerator to the nonwoven fabric tape 32.
  • the coil 10 and the litz wire 12 constituting the coil 10 the strand 14, the first unit litz wire 16, the second unit litz wire 18, the lashing band 22, and the surrounding band 24 are integrated with the cured resin 20 to form a gap.
  • the structure is solidified and fixed in three dimensions. That is, the coil 10 and the litz wire 12 constituting the coil 10 have a configuration in which the space between the wires 14 and the periphery thereof are filled with the cured resin 20 without any gaps, and are solidified and molded. Thereby, in the coil 10, generation
  • the coil 10 according to the embodiment and the litz wire 12 constituting the coil 10 are covered with an encircling band 24 made of a non-woven tape 32 whose periphery is cured with a resin. Thereby, the insulation between the litz wires 12 is improved and the mechanical strength of the coil 10 is improved.
  • a resin having high thermal conductivity, that is, high heat dissipation may be employed as the cured resin 20, that is, the resin liquid 38 used for the coil 10.
  • the coil 10 since the coil 10 has excellent heat dissipation, for example, even when abnormal heat generation occurs in the coil 10, damage to the coil 10 and the like can be suppressed.
  • the nonwoven fabric tape 32 contains the curing accelerator for the resin liquid 38.
  • the coil 10b being manufactured is immersed in the resin liquid 38, and after the resin liquid 38 has sufficiently penetrated into the bandage litz wire 30c, the resin liquid 38 in the nonwoven fabric tape 32 reacts with the curing accelerator and cures. To do.
  • the inner region of the coil 10 is filled with the uncured resin liquid 38, that is, the uncured resin 40, and the outer periphery thereof is covered with the non-woven tape 32 that is cured with the resin liquid 38, that is, the surrounding band 24. Become.
  • the outer periphery of the uncured resin 40 in the inner region of the coil 10 is covered by the surrounding band 24 solidified by the resin, and a state in which the uncured resin 40 is confined inside can be created.
  • the coil 10 having a configuration in which the space between and around the strands 14 and the periphery thereof is filled with the cured resin 20 without a gap and molded, and the litz wire 12 constituting the coil 10.
  • the coil 10 having excellent insulating properties can be manufactured.
  • the multiconductor wire 112 includes a plurality of strands 114.
  • the multi-conductor wire 112 is covered with a securing band 122 and a surrounding band 124.
  • a securing band 122 for example, a tough aramid fiber tape is used.
  • the tying band 122 has a paper tape shape and is used to tie up the strands 114 so as not to be unwound.
  • FIG. 13A which will be described later, the tying band 122 is wound around the multi-conductor wire 112 so that a gap G (corresponding to the interval) is formed between the tying bands 122 to be wound. ing.
  • the encircling band 124 winds and covers the periphery of the multiconductor wire 112 secured by the securing band 122.
  • the encircling band 124 is obtained by impregnating a non-woven tape 132 described later with a resin liquid 138 (corresponding to a liquid resin) described later and curing it.
  • the nonwoven fabric tape 132 can be used to penetrate and permeate the resin liquid 138 described later in the manufacturing process of the coil 110 described later, and is exemplified as an example of a material that can be wound around the multi-conductor wire 112. It is. If it has such a characteristic, the raw material which comprises the surrounding band 124 may not be limited to the nonwoven fabric tape 132.
  • the coil 110 and the multiconductor wire 112 constituting the coil 110 are arranged between the plurality of wires 114, between the wires 114 and the securing band 122 and the surrounding band 124, and Further, the outer peripheral surface of the coil 110 is filled with a curing resin 120 having high thermal conductivity, that is, heat dissipation. Therefore, the coil 110 to be formed and the multiconductor wire 112 constituting the coil 110 are filled with the cured resin 120 having a high thermal conductivity, that is, a high heat dissipation property without any gap, and the outer periphery thereof is also a cured resin 120 having a high heat dissipation property. Therefore, the entire coil 110 has high thermal conductivity, that is, heat dissipation.
  • the periphery of the securing wire 130 b is wound with the nonwoven fabric tape 132.
  • the nonwoven fabric tape 132 is wound around the securing wire 130b so that no gap is generated between the wound nonwoven fabric tapes 132.
  • the nonwoven fabric tape 132 can permeate and permeate a resin liquid 138 described later.
  • the securing strap 122 is used.
  • the lashing of the wire 114 due to can be omitted. That is, as shown in FIGS. 14A and 14B, the multi-conductor wire 112 shown in FIG. 14C is formed by winding the periphery of the wire 114 with the nonwoven fabric tape 132 without a gap. Can do. In this case, since the lashing by the lashing band 122 can be omitted, the process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
  • the periphery of the element wire 114 is covered with the surrounding band 124. Other configurations are the same.
  • the coil 110b is removed from the wound core material 134, it is immersed in a resin container 136 filled with the resin liquid 138 as shown in FIG.
  • the resin container 136 By placing the resin container 136 in a space having a pressure lower than atmospheric pressure, filling of the resin liquid 138 into the coil 110b is promoted.
  • the nonwoven fabric tape 132 can transmit the resin liquid 138.
  • the tie band 122 is wound around the strand 114 so that a gap G is formed therebetween. Therefore, the resin liquid 138 permeates through the nonwoven fabric tape 132 and penetrates to the outer peripheral surface (surface) of the strand 114, and further penetrates between the strands 114 through the gap G of the wound tie band 122. To do.
  • the space between the strands 114 and the space between the tie band 122 and the nonwoven fabric tape 132 and the strands 114 are filled with the resin liquid 138 without any gaps.
  • FIG. 17 shows a cross-sectional structure of portion B in FIG.
  • the multiconductor wire 112 constituting the coil 110d is covered with the surrounding band 124 whose periphery is hardened with the resin liquid 138 as described above. For this reason, even if the coil 110d is taken out from the resin container 136, the resin liquid 138 inside the coil 110d, that is, the uncured resin 140 can be prevented from leaking to the outside, and there is no gap in the interior covered by the surrounding band 124. A held state is secured.
  • the coil 110 d is put into the thermal drying furnace 142.
  • the entire coil 110d is thermally dried by the thermal drying furnace 142, whereby the uncured resin 140 of the coil 110d is cured. At the same time, hardening of the surrounding band 124 is promoted.
  • the coil 110 shown in FIG. 10 can be manufactured through the above steps.
  • the nonwoven fabric tape 132 becomes a surrounding band 124 hardened by the resin by including a hardening accelerator therein
  • the coil 110b is immersed in a resin container 136 filled with the resin liquid 138, and the resin liquid 138 is put inside.
  • the coil 110b has a function of maintaining a state in which the resin liquid 138 is filled without a gap. Thereby, there is no gap between the wire 114, the securing band 122, and the surrounding band 124 inside the coil 110, and the coil 110 with improved insulation can be obtained.
  • the coil 110 according to the embodiment described above has the following effects.
  • the coil 110 and the multi-conductor wire 112 constituting the coil 110 according to the embodiment have a configuration in which the space between and around the wire 114 is filled with a cured resin 120 without a gap and molded. Thereby, the insulation of the coil 110 is improved. For example, even when the coil 110 is used in a high-frequency electric device, excellent insulation is achieved.
  • the coil 110 and the multiconductor wire 112 constituting the coil 110 have a configuration in which the wire 114, the tie band 122, and the encircling band 124 are integrally and firmly fixed by the cured resin 120 and fixed in a three-dimensional manner. . That is, the coil 110 and the multiconductor wire 112 constituting the coil 110 have a configuration in which the space between the wires 114 and the periphery thereof are filled with the cured resin 120 without any gaps, and are solidified and molded. Thereby, in the coil 110, generation
  • a resin having a high thermal conductivity that is, a high heat dissipation property may be employed as the cured resin 120, that is, the resin liquid 138 used therefor.
  • the coil 110 since the coil 110 has an excellent heat dissipation property, for example, even when abnormal heat generation occurs in the coil 110, damage to the coil 110 and the like can be suppressed.
  • the outer periphery of the uncured resin 140 in the inner region of the coil 110 is covered with the surrounding band 124 solidified by the resin, and a state in which the uncured resin 140 is confined inside can be created.
  • the uncured resin 140 in the inner region of the coil 110 can be prevented from leaking out.
  • the coil 110 having a configuration in which the space between and around the strands 114 is filled with the cured resin 120 without gaps and is molded, and the multiconductor wire 112 constituting the coil 110.
  • the coil 110 having excellent insulation can be manufactured.
  • the embodiment has been described by exemplifying an example in which a rectangular wire having a rectangular cross section is used as the multiconductor wire 112, but there is no intention to limit to this.
  • a round wire having a circular cross section may be used.

Abstract

実施形態のコイルは、導電性の導体をレジンでモールドした巻線用導体を巻回してなるコイルであって、巻線用導体は、導体の表面までレジンが隙間なく充填されている。

Description

コイル及びコイルの製造方法
 本開示は、コイル及びコイルの製造方法に関する。
 コイルは、例えば複数本のエナメル線素線(細線)を撚合わせて成るリッツ線や、断面が矩形を下半角線や断面が円形をした丸線等の導体を巻回することによって形成されている。そして、導体の周囲およびコイルの外周は、レジンによって覆われている。
特開2000-90747号公報
 しかしながら、導体やコイルの絶縁性が低下すると、コイルの性能の低下を招くことになる。
 そこで、絶縁性に優れたコイル及びコイルの製造方法を提供する。
 実施形態に係るコイルは、導電性の導体をレジンでモールドした巻線用導体を巻回してなるコイルであって、巻線用導体は、導体の表面までレジンが隙間なく充填されている。
第1実施形態に係るコイルの概略構成例を示す図 コイルの断面構造を示す図 コイルの製造過程の途中工程の状態を示す図 コイルの製造過程の途中工程の状態を示す図 コイルの製造過程の途中工程の状態を示す図 コイルの製造過程の途中工程の状態を示す図 コイルの製造過程の途中工程の状態を示す図 コイルの製造過程の途中工程の状態を示す断面図 コイルの製造過程の途中工程の状態を示す図 第2実施形態によるコイルの概略構成例を示す図 コイルの断面構造を示す図 コイルの製造過程の途中工程の状態を示す図 コイルの製造過程の途中工程の状態を示す図 コイルの製造過程の途中工程の状態を示す図 コイルの製造過程の途中工程の状態を示す図 コイルの製造過程の途中工程の状態を示す図 コイルの製造過程の途中工程の状態を示す断面図 コイルの製造過程の途中工程の状態を示す図 他のコイルの概略構成例を示す図
   (第1実施形態)
 以下、第1実施形態について図面に基づいて説明する。実施形態の説明において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
 コイルに用いられるリッツ線は、複数本のエナメル線素線(細線)を撚合わせて成る多導体のマグネットワイヤ(巻線用導体)である。リッツ線は高周波電気機器のコイル用マグネットワイヤとして多用されるようになってきている。通電される電流の周波数が高くなると表皮効果によって交流抵抗が増加してロスが大きくなる。
 高周波電気機器のコイルにリッツ線が用いられるのは、絶縁皮膜を有するエナメル線を用いて導体を多数本に分割することによって表皮電流を細分化し、これによって交流抵抗の増加を低減するためである。一般的に断面が円形の丸リッツ線が用いられているが、電気機器コイルを巻線したときのコイル占積率を上げるために、断面が平角形状の平角リッツ線も用いられている。
 そこで、絶縁性に優れたコイル及びコイルの製造方法を提供する。
 図1は、実施形態の一例として示すコイル10の概略構成例を示す斜視図である。図2は、図1のコイル10の部分Aにおける構成を示す断面図である。コイル10は、例えば銅からなる細線すなわち素線を撚り合わせて束ねられた巻線用導体たるリッツ線12により構成されている。コイル10は、リッツ線12が、中心に空洞を有して同心円状に例えば楕円を呈し、渦巻き状に密着して巻回するようにして構成され、全体がレジンにより固められている。図1における部分Aはリッツ線12の基本単位に相当する部分であり、図2はコイル10を構成するリッツ線12の基本構成を示している。コイル10に用いられるリッツ線12は、互いに絶縁された複数の導電性の素線14(細線)、例えば絶縁被膜を備える複数のエナメル線を撚り合わせて束ねてなる多導体のマグネットワイヤ(巻線用導体)である。
 図2に示すように、リッツ線12は、複数の素線14を撚り合わせてなる第1単位リッツ線16を備えている。更に複数の第1単位リッツ線16が撚り合わされることにより、第2単位リッツ線18が構成されている。リッツ線12は、第2単位リッツ線18の周囲を、固縛帯22及び包囲帯24により覆われてなるものである。
 固縛帯22としては、例えば、強靭なアラミド繊維テープが用いられる。固縛帯22は紙テープ形状を備えており、第2単位リッツ線18の周囲を巻回することにより、第2単位リッツ線18を構成する第1単位リッツ線16若しくは素線14が解けてしまわないように固縛するために用いられる。固縛帯22は後述する図4(a)に示すように、巻回する固縛帯22の間に間隙Gが形成されるように、第2単位リッツ線18の周囲を巻回している。
 包囲帯24は、固縛帯22により固縛された第2単位リッツ線18の周囲を巻回して覆っている。包囲帯24は、後述する不織布テープ32に後述するレジン液38を含浸させて硬化させたものである。この場合、不織布テープ32は、後述するコイル10の製造工程において、後述するレジン液38を浸透、透過させることが可能で、第2単位リッツ線18の周囲を巻回可能な素材の一例として挙げたものである。このような特性を有していれば包囲帯24を構成する素材は不織布テープ32に限定されなくてもよい。
 第2単位リッツ線18において、複数の素線14の間、若しくは複数の第1単位リッツ線16の間には絶縁性の硬化レジン20(レジン)が隙間なく存在している。また、素線14と固縛帯22及び包囲帯24の間、更には、第1単位リッツ線16と固縛帯22及び包囲帯24の間も、隙間なく硬化レジン20が存在している。すなわち、第2単位リッツ線18は、複数の素線14、若しくは複数の第1単位リッツ線16を後述するレジン液38で硬化し一体的に固めたものであって、硬化レジン20により立体的に一体化されて固定されたものである。また、リッツ線12は、素線14、第1単位リッツ線16、第2単位リッツ線18、固縛帯22、及び包囲帯24が硬化レジン20により隙間なく固められている。すなわち、コイル10及びこれを構成するリッツ線12は、素線14の間及びその周囲が硬化レジン20で隙間なく充填されてモールドされた構成を備える。
 硬化レジン20すなわち後述するレジン液38としては、熱伝導率すなわち放熱性の高いレジンを採用してもよい。熱伝導率の高いレジンとしては、例えばエポキシ樹脂に、高熱伝導性を発現させる添加剤としてアルミナや窒化ホウ素などのマイクロサイズの高熱伝導性フィラーを添加したものが用いられる。熱伝導率の高いレジンを採用した場合は、コイル10及びこれを構成するリッツ線12は、複数の素線14の間、複数の第1単位リッツ線16の間、素線14と固縛帯22及び包囲帯24の間、更には、第1単位リッツ線16と固縛帯22及び包囲帯24の間に隙間なく熱伝導率すなわち放熱性が高い硬化レジン20が充填された構成となっている。従って、形成されるコイル10及びこれを構成するリッツ線12は、その内部が熱伝導率すなわち放熱性が高い硬化レジン20によって隙間なく満たされており、その外周も放熱性が高い硬化レジン20により硬化された包囲帯24により覆われているため、コイル10全体が熱伝導率すなわち放熱性が高いものとなる。
 次に、コイル10の製造方法について説明する。図3から図9はコイル10の製造方法を説明するための図であり、製造工程の各途中工程における状態を示す図である。図3はコイル10を構成するリッツ線12の製造過程の途中工程の状態を示す図であり、図3(a)は斜視図、図3(b)は断面図を示す。43はコイル10を構成するリッツ線12の製造過程の途中工程の状態を示す図であり、図4(a)は斜視図、図4(b)は断面図を示す。図5はコイル10を構成するリッツ線12の製造過程の途中工程の状態を示す図であり、図5(a)は斜視図、図5(b)及び図5(c)は断面図を示す。
 まず、図3(a)及び(b)に示すように、撚り合わせリッツ線30a(リッツ線)を準備する。撚り合わせリッツ線30aは、素線14を撚り合わせて第1単位リッツ線16を作成し、次いで、第1単位リッツ線16を撚り合わせて作成されたものである。撚り合わせリッツ線30aを硬化レジン20で固めたものが第2単位リッツ線18に相当する。
 次に、図4(a)及び(b)に示すように、撚り合わせリッツ線30aの周囲を固縛帯22により巻回することにより固縛し、固縛リッツ線30b(リッツ線)を形成する。固縛帯22は撚り合わせリッツ線30aの周囲を、間隙すなわち隙間を形成するようにして巻回される。この状態では、巻回される固縛帯22の間の間隙から撚り合わせリッツ線30aが露出している。ここで、固縛帯22は例えばアラミド紙テープであるため、後述するレジン液を透過させることができない。
 次に、図5(a)及び(b)に示すように、固縛リッツ線30bの周囲を不織布テープ32により巻回することにより包帯リッツ線30c(リッツ線)を形成する。この場合、不織布テープ32は、巻解された不織布テープ32の間に間隙が発生しないように固縛リッツ線30bの周囲を巻回されている。不織布テープ32は後述するレジン液38を浸透、透過させることができる。
 ここで、不織布テープ32には、後述するレジン液38の硬化促進剤が含まれている。硬化促進剤としては、例えば、アミン類、イミダゾール類、ホスフィン、DBU(1,8-ジアザビシクロ(5.4.0)ウンデセン-7)及びその有機酸塩、若しくはアンモニウムあるいはホスホニウム化合物などが用いられる。
 なお、不織布テープ32が、撚り合わせリッツ線30aを固縛するのに十分な強度、すなわち、素線14及び第1単位リッツ線16が解けてしまわないようにするのに十分な強度を有している場合は、固縛帯22による撚り合わせリッツ線30aの固縛を省略することができる。すなわち、図3(a)及び(b)に示すように、撚り合わせリッツ線30aの周囲を、不織布テープ32により隙間なく巻回することにより、図5(c)に示す包帯リッツ線30d(リッツ線)を形成することができる。この場合は固縛帯22による固縛を省略できるため、工程が簡略化でき、製造コストの削減に貢献する。また、この場合のコイル10及びこれを構成するリッツ線12においては、第2単位リッツ線18の周囲が包囲帯24により覆われ、第2単位リッツ線18と包囲帯24の間には固縛帯22が存在しない。その他の構成は同じである。
 次に、図6に示すように、包帯リッツ線30cを巻回心材34の周囲に巻回することにより、包帯リッツ線30cをコイル状に形成する。巻回心材34は例えば木材により構成される。包帯リッツ線30cを巻回心材34に巻回しコイル状に形成されたものは、図7に示すようにコイル10bとなる。
 次に、コイル10bを巻回心材34から抜いた後、図7に示すように、レジン液38を満たしたレジン容器36内に浸漬する。レジン容器36を大気圧より低い圧力の空間に置くことにより、レジン液38のコイル10b内部への充填が促進される。ここで、上述したように不織布テープ32は、レジン液38を透過させることができる。また、固縛帯22は図4に示すようにその間に間隙Gが形成されるようにして撚り合わせリッツ線30aの周囲に巻回されている。従って、レジン液38は不織布テープ32を透過して包帯リッツ線30cの内部に浸入し、更に、巻回された固縛帯22の間隙Gを通って第1単位リッツ線16、素線14の間に浸入する。これにより、第2単位リッツ線18の内部の第1単位リッツ線16又は素線14の間、更には固縛帯22、不織布テープ32とこれら素線14、第2単位リッツ線18等との間は、隙間なくレジン液38で満たされている。
 ここで、上述したように、不織布テープ32にはレジン液38の硬化促進剤が含まれている。この硬化促進剤により、コイル10bをレジン液38に浸漬させ、レジン液38が不織布テープ32及び包帯リッツ線30c内部に十分浸透した後に、不織布テープ32におけるレジン液38が硬化促進剤と反応して硬化する。これにより、後述する図8に示すようにレジンによって硬化された包囲帯24が形成される。ここで、硬化促進剤は不織布テープ32にのみ含まれているため、不織布テープ32部のレジン液38だけが硬化し、不織布テープ32に覆われた内部のレジン液38は硬化しない未硬化のままで残存する。すなわち、第2単位リッツ線18の内部の第1単位リッツ線16、素線14、及び固縛帯22との間であって、不織布テープ32に覆われた内部領域は、硬化前のレジン液38すなわち未硬化レジン40により満たされている。この状態のコイルを、コイル10dとし、これを構成するリッツ線を包帯リッツ線30eとする。コイル10dを構成する包帯リッツ線30eは、図8に示すように、未硬化レジン40が、その内部の素線14の間、第1単位リッツ線16の間に満たされ、その外周が、レジン液38により硬化された不織布テープ32すなわち包囲帯24により覆われている状態となっている。
 次に、この状態のコイル10dをレジン容器36から取り出したものを図9に示す。コイル10dを構成する包帯リッツ線30eの構造は、上述するように図8に示されている。図8は、図9のB部分の断面構造を示したものである。この時、コイル10dを構成する包帯リッツ線30eは上述のように、周囲がレジン液38で硬化された包囲帯24により覆われている。このため、コイル10dをレジン容器36から取り出しても、コイル10d内部のレジン液38すなわち未硬化レジン40が外部に漏れ出ないようにすることができ、包囲帯24により覆われた内部に隙間なく保持された状態が確保されている。
 次いで、図9に示すように、コイル10dを熱乾燥炉42に投入する。熱乾燥炉42によりコイル10dの全体が熱乾燥され、これによって、コイル10dの未硬化レジン40が硬化する。同時に包囲帯24の硬化も促進される。以上の工程を経て、図1に示すコイル10を製造することができる。
 なお、図7に示す工程において、不織布テープ32部のみ硬化促進剤を含ませて、この部分のみのレジン液38を硬化させるのは以下の理由による。仮に、不織布テープ32部分に、レジン液38の硬化促進剤を含ませることがない場合を想定する。この場合、レジン容器36内のレジン液38にコイル10bを浸漬しても、不織布テープ32部分のレジン液38は硬化しない。この状態で、レジン容器36からコイル10を出すと、不織布テープ32はレジン液38を透過させるため、コイル10内の未硬化レジン40が不織布テープ32を通過して外に漏れ出てしまう。従って、この状態で、熱乾燥炉42でレジン液38を硬化させると、コイル10を構成するリッツ線12の内部は硬化レジン20が欠落し、素線14、第1単位リッツ線16、第2単位リッツ線18、固縛帯22、及び包囲帯24等の間に隙間が形成される。このような隙間が存在すると、コイル10は絶縁性が低下してしまう。
 一方、不織布テープ32に硬化促進剤を含ませない場合にレジン液38を硬化させるには、レジン容器36にコイル10を入れた状態で加熱するなどの方法でレジン液38を硬化させることになる。しかし、このようにすると、中にコイル10を入れたレジン容器36ごとレジン液38が硬化してしまい、レジン容器36ごとこれらが一体化してしまうためコイル10を取り出すことができない。またコイル10中央の空洞にも硬化したレジンが満たされてしまい、当該空洞が硬化されたレジンで塞がれてしまう。以上の理由から、不織布テープ32に硬化促進剤を含ませて、この部分のみレジン液38を硬化させるのである。すなわち、不織布テープ32は、これに硬化促進剤を含ませることによりレジンにより硬化された包囲帯24となり、コイル10bを、レジン液38を満たしたレジン容器36に浸漬し、内部にレジン液38を含浸させた際に、コイル10b内部にレジン液38が隙間なく充填された状態を保持する機能を有する。これにより、コイル10内部の素線14、第1単位リッツ線16、第2単位リッツ線18、固縛帯22及び包囲帯24間に隙間がなく、絶縁性が向上したコイル10を得ることができる。
 上述した実施形態に係るコイル10によれば以下の効果を奏する。
 実施形態のコイル10及びこれを構成するリッツ線12は、素線14の間及びその周囲が硬化レジン20で隙間なく充填されてモールドされた構成を備える。これにより、コイル10の絶縁性が向上され、例えばこれを高周波電気機器に用いた場合にあっても、優れた絶縁性を奏する。
 さらに、コイル10及びこれを構成するリッツ線12において、素線14、第1単位リッツ線16、第2単位リッツ線18、固縛帯22、及び包囲帯24が硬化レジン20により一体的かつ隙間なく固められ、立体的に固定された構成を備える。すなわち、コイル10及びこれを構成するリッツ線12は、素線14の間及びその周囲が硬化レジン20で隙間なく充填されて固められモールドされた構成を備える。これにより、コイル10において、隙間や剥離ボイドの発生が抑制され、優れた絶縁性を奏する。
 実施形態のコイル10及びこれを構成するリッツ線12は、その周囲がレジンで硬化された不織布テープ32からなる包囲帯24により覆われている。これにより、リッツ線12間の絶縁性が向上するとともに、コイル10の機械的強度が向上する。
 実施形態のコイル10及びこれを構成するリッツ線12において、これに用いられる硬化レジン20すなわちレジン液38として、熱伝導率すなわち放熱性の高いレジンを採用してもよい。この場合、コイル10は優れた放熱性を備えるため、例えばコイル10において異常発熱が発生した場合にもコイル10の破損等を抑制することができる。
 実施形態のコイル10の製造方法によれば、不織布テープ32にはレジン液38の硬化促進剤が含まれている。この硬化促進剤により、製造途中のコイル10bをレジン液38に浸漬させ、レジン液38が包帯リッツ線30c内部に十分浸透した後に、不織布テープ32におけるレジン液38が硬化促進剤と反応して硬化する。これにより、コイル10の内部領域が硬化されていないレジン液38すなわち未硬化レジン40により満たされ、その外周が、レジン液38により硬化された不織布テープ32すなわち包囲帯24により覆われている状態となる。すなわち、コイル10の内部領域の未硬化レジン40の外周が、レジンにより固められた包囲帯24により覆われ、内部に未硬化レジン40が閉じ込められた状態を作り出すことができる。これにより、製造途中のコイル10をレジン容器36から取り出しても、コイル10の内部領域の未硬化レジン40が漏れ出ないようにすることができる。これにより、素線14の間及びその周囲が硬化レジン20で隙間なく充填されてモールドされた構成を備えるコイル10及びこれを構成するリッツ線12を得ることができる。以上より、例えばこれを高周波電気機器に用いた場合にあっても、優れた絶縁性を備えるコイル10を製造することができる。
 上記説明において、実施形態に係るリッツ線12として平角リッツ線を用いた例を例示して説明したが、これに限る意図はない。例えば丸型リッツ線を用いてもよい。
   (第2実施形態)
 以下、第2実施形態について図面に基づいて説明する。実施形態の説明において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
 図10は、実施形態の一例として示すコイル110の概略構成例を示す斜視図である。図11は、図10のコイル110の部分Aにおける構成を示す断面図である。コイル110は、例えば銅からなる複導体線112により構成されている。コイル110は、複導体線112が、中心に空洞を有して同心円状に例えば楕円を呈し、渦巻き状に密着して巻回するようにして構成され、全体がレジンにより固められている。図10における部分Aは複導体線112の基本単位に相当する部分であり、図11はコイル110を構成する複導体線112の基本構成を示している。コイル110に用いられる複導体線112は、互いに絶縁された複数例えば2本の導電性の素線114、例えば絶縁被膜を備える複数のエナメル線からなる巻線用導体である。
 図11に示すように、複導体線112は、複数の素線114からなる。複導体線112は、周囲を、固縛帯122及び包囲帯124により覆われてなるものである。
 固縛帯122としては、例えば、強靭なアラミド繊維テープが用いられる。固縛帯122は紙テープ形状を備えており、素線114が解けてしまわないように固縛するために用いられる。固縛帯122は後述する図13(a)に示すように、巻回する固縛帯122の間に間隙G(間隔に相当する)が形成されるように複導体線112の周囲を巻回している。
 包囲帯124は、固縛帯122により固縛された複導体線112の周囲を巻回して覆っている。包囲帯124は、後述する不織布テープ132に後述するレジン液138(液体レジンに相当する)を含浸させて硬化させたものである。この場合、不織布テープ132は、後述するコイル110の製造工程において、後述するレジン液138を浸透、透過させることが可能で、複導体線112の周囲を巻回可能な素材の一例として挙げたものである。このような特性を有していれば包囲帯124を構成する素材は不織布テープ132に限定されなくてもよい。
 複数の素線114の間には絶縁性の硬化レジン120(レジン)が隙間なく存在している。また、素線114と固縛帯122及び包囲帯124の間も、隙間なく硬化レジン120が存在している。すなわち、コイル110全体が、内部から外部にわたって硬化レジン120により立体的に一体化されて固定されたものである。また、固縛帯122、及び包囲帯124も、硬化レジン120により隙間なく固められている。すなわち、コイル110及びこれを構成する複導体線112は、素線114の間及びその周囲が硬化レジン120で隙間なく充填されてモールドされた構成を備える。
 硬化レジン120すなわち後述するレジン液138としては、熱伝導率すなわち放熱性の高いレジンを採用してもよい。熱伝導率の高いレジンとしては、例えばエポキシ樹脂に、高熱伝導性を発現させる添加剤を添加する工程を設け、アルミナや窒化ホウ素などのマイクロサイズの高熱伝導性フィラーを添加したものが用いられる。熱伝導率の高いレジンを採用した場合は、コイル110及びこれを構成する複導体線112は、複数の素線114の間、素線114と固縛帯122及び包囲帯124の間、更には、コイル110の外周面まで熱伝導率すなわち放熱性が高い硬化レジン120が充填された構成となっている。従って、形成されるコイル110及びこれを構成する複導体線112は、その内部が熱伝導率すなわち放熱性が高い硬化レジン120によって隙間なく満たされており、その外周も放熱性が高い硬化レジン120により硬化された包囲帯124により覆われているため、コイル110全体が熱伝導率すなわち放熱性が高いものとなる。
 また、絶縁する際の欠陥となり易いボイドの残留が極小で、導体部とレジンとの間の密着性が良好であるため、絶縁性能が高いものとなる。
 次に、コイル110の製造方法について説明する。図12から図18はコイル110の製造方法を説明するための図であり、製造工程の各途中工程における状態を示す図である。図12はコイル110を構成する複導体線112の製造過程の途中工程の状態を示す図である。図13はコイル110を構成する複導体線112の製造過程の途中工程の状態を示す図であり、図13(a)は斜視図、図13(b)は断面図を示す。図14はコイル110を構成する複導体線112の製造過程の途中工程の状態を示す図であり、図14(a)は斜視図、図14(b)及び図14(c)は断面図を示す。
 まず、図12に示すように、素線114を複数本準備する。図12には、2本の素線114を、それぞれ素線114a、素線114bとして示している。
 次に、図13(a)及び(b)に示すように、素線114の周囲を固縛帯122により巻回することにより固縛し、複導体線112を形成する。固縛帯122は、間隙すなわち隙間を形成するようにして巻回される。この状態では、巻回される固縛帯122の間の間隙から素線114が露出している。ここで、固縛帯122は例えばアラミド紙テープであるため、後述するレジン液を透過させることができない。つまり、固縛帯122は、硬化させる前のレジン液を透過しない性質を備えている。
 次に、図14(a)及び(b)に示すように、固縛線130bの周囲を不織布テープ132により巻回する。この場合、不織布テープ132は、巻解された不織布テープ132の間に間隙が発生しないように固縛線130bの周囲を巻回されている。不織布テープ132は後述するレジン液138を浸透、透過させることができる。
 ここで、不織布テープ132には、後述するレジン液138の硬化促進剤(レジン硬化促進剤に相当する)が含まれている。硬化促進剤としては、例えば、アミン類、イミダゾール類、ホスフィン、DBU(1,8-ジアザビシクロ(5.4.0)ウンデセン-7)及びその有機酸塩、若しくはアンモニウムあるいはホスホニウム化合物などが用いられる。
 なお、不織布テープ132が、素線114を固縛するのに十分な強度、すなわち、素線114が解けてしまわないようにするのに十分な強度を有している場合は、固縛帯122による素線114の固縛を省略することができる。すなわち、図14(a)及び(b)に示すように、素線114の周囲を、不織布テープ132により隙間なく巻回することにより、図14(c)に示す複導体線112を形成することができる。この場合は固縛帯122による固縛を省略できるため、工程が簡略化でき、製造コストの削減に貢献する。また、この場合のコイル110及びこれを構成する複導体線112においては、素線114の周囲が包囲帯124により覆われる。その他の構成は同じである。
 次に、図15に示すように、複導体線112を巻回心材134の周囲に螺旋状に巻回することにより、複導体線112をコイル状にする。巻回心材134は例えば木材により構成される。複導体線112を巻回心材134に巻回しコイル状に形成されたものは、図16に示すようにコイル110bとなる。
 次に、コイル110bを巻回心材134から抜いた後、図16に示すように、レジン液138を満たしたレジン容器136内に浸漬する。レジン容器136を大気圧より低い圧力の空間に置くことにより、レジン液138のコイル110b内部への充填が促進される。ここで、上述したように不織布テープ132は、レジン液138を透過させることができる。また、固縛帯122は図13に示すようにその間に間隙Gが形成されるようにして素線114の周囲に巻回されている。従って、レジン液138は不織布テープ132を透過して素線114の外周面(表面)にまで浸入し、更に、巻回された固縛帯122の間隙Gを通って素線114の間に浸入する。これにより、素線114の間、更には固縛帯122、不織布テープ132とこれら素線114との間は、隙間なくレジン液138で満たされる。
 ここで、上述したように、不織布テープ132にはレジン液138の硬化促進剤が含まれている。この硬化促進剤により、コイル110bをレジン液138に浸漬させ、レジン液138が不織布テープ132及び複導体線112内部に十分浸透した後に、不織布テープ132におけるレジン液138が硬化促進剤と反応して硬化する。これにより、後述する図17に示すようにレジンによって硬化された包囲帯124が形成される。ここで、硬化促進剤は不織布テープ132にのみ含まれているため、不織布テープ132部のレジン液138だけが硬化し、不織布テープ132に覆われた内部のレジン液138は硬化しない未硬化のままで残存する。すなわち、素線114、及び固縛帯122との間であって、不織布テープ132に覆われた内部領域は、硬化前のレジン液138すなわち未硬化レジン140により満たされている。この状態のコイルを、コイル110dとすると、コイル110dを構成する複導体線112は、図17に示すように、未硬化レジン140が、その内部の素線114の間に満たされ、その外周が、レジン液138により硬化された不織布テープ132すなわち包囲帯124により覆われている状態となっている。
 次に、この状態のコイル110dをレジン容器136から取り出したものを図18に示す。コイル110dを構成する複導体線112の構造は、上述するように図17に示されている。図17は、図18のB部分の断面構造を示したものである。この時、コイル110dを構成する複導体線112は上述のように、周囲がレジン液138で硬化された包囲帯124により覆われている。このため、コイル110dをレジン容器136から取り出しても、コイル110d内部のレジン液138すなわち未硬化レジン140が外部に漏れ出ないようにすることができ、包囲帯124により覆われた内部に隙間なく保持された状態が確保されている。
 次いで、図18に示すように、コイル110dを熱乾燥炉142に投入する。熱乾燥炉142によりコイル110dの全体が熱乾燥され、これによって、コイル110dの未硬化レジン140が硬化する。同時に包囲帯124の硬化も促進される。以上の工程を経て、図10に示すコイル110を製造することができる。
 なお、図16に示す工程において、不織布テープ132部のみ硬化促進剤を含ませて、この部分のみのレジン液138を硬化させるのは以下の理由による。仮に、不織布テープ132部分に、レジン液138の硬化促進剤を含ませることがない場合を想定する。この場合、レジン容器136内のレジン液138にコイル110bを浸漬しても、不織布テープ132部分のレジン液138は硬化しない。この状態で、レジン容器136からコイル110を出すと、不織布テープ132はレジン液138を透過させるため、コイル110内の未硬化レジン140が不織布テープ132を通過して外に漏れ出てしまう。従って、この状態で、熱乾燥炉142でレジン液138を硬化させると、コイル110を構成する複導体線112の内部は硬化レジン120が欠落し、素線114、固縛帯122、及び包囲帯124等の間に隙間が形成される。このような隙間が存在すると、コイル110は絶縁性が低下してしまう。
 一方、不織布テープ132に硬化促進剤を含ませない場合にレジン液138を硬化させるには、レジン容器136にコイル110を入れた状態で加熱するなどの方法でレジン液138を硬化させることになる。しかし、このようにすると、中にコイル110を入れたレジン容器136ごとレジン液138が硬化してしまい、レジン容器136ごとこれらが一体化してしまうためコイル110を取り出すことができない。またコイル110中央の空洞にも硬化したレジンが満たされてしまい、当該空洞が硬化されたレジンで塞がれてしまう。以上の理由から、不織布テープ132に硬化促進剤を含ませて、この部分のみレジン液138を硬化させるのである。すなわち、不織布テープ132は、これに硬化促進剤を含ませることによりレジンにより硬化された包囲帯124となり、コイル110bを、レジン液138を満たしたレジン容器136に浸漬し、内部にレジン液138を含浸させた際に、コイル110b内部にレジン液138が隙間なく充填された状態を保持する機能を有する。これにより、コイル110内部の素線114、固縛帯122及び包囲帯124間に隙間がなく、絶縁性が向上したコイル110を得ることができる。
 上述した実施形態に係るコイル110によれば以下の効果を奏する。
 実施形態のコイル110及びこれを構成する複導体線112は、素線114の間及びその周囲が硬化レジン120で隙間なく充填されてモールドされた構成を備える。これにより、コイル110の絶縁性が向上され、例えばこれを高周波電気機器に用いた場合にあっても、優れた絶縁性を奏する。
 さらに、コイル110及びこれを構成する複導体線112において、素線114、固縛帯122、及び包囲帯124が硬化レジン120により一体的かつ隙間なく固められ、立体的に固定された構成を備える。すなわち、コイル110及びこれを構成する複導体線112は、素線114の間及びその周囲が硬化レジン120で隙間なく充填されて固められモールドされた構成を備える。これにより、コイル110において、隙間や剥離ボイドの発生が抑制され、優れた絶縁性を奏する。
 実施形態のコイル110及びこれを構成する複導体線112は、その周囲がレジンで硬化された不織布テープ132からなる包囲帯124により覆われている。これにより、複導体線112間の絶縁性が向上するとともに、コイル110の機械的強度が向上する。
 実施形態のコイル110及びこれを構成する複導体線112において、これに用いられる硬化レジン120すなわちレジン液138として、熱伝導率すなわち放熱性の高いレジンを採用してもよい。この場合、コイル110は優れた放熱性を備えるため、例えばコイル110において異常発熱が発生した場合にもコイル110の破損等を抑制することができる。
 実施形態のコイル110の製造方法によれば、不織布テープ132にはレジン液138の硬化促進剤が含まれている。この硬化促進剤により、製造途中のコイル110bをレジン液138に浸漬させ、レジン液138が複導体線112内部に十分浸透した後に、不織布テープ132におけるレジン液138が硬化促進剤と反応して硬化する。これにより、コイル110の内部領域が硬化されていないレジン液138すなわち未硬化レジン140により満たされ、その外周が、レジン液138により硬化された不織布テープ132すなわち包囲帯124により覆われている状態となる。すなわち、コイル110の内部領域の未硬化レジン140の外周が、レジンにより固められた包囲帯124により覆われ、内部に未硬化レジン140が閉じ込められた状態を作り出すことができる。これにより、製造途中のコイル110をレジン容器136から取り出しても、コイル110の内部領域の未硬化レジン140が漏れ出ないようにすることができる。これにより、素線114の間及びその周囲が硬化レジン120で隙間なく充填されてモールドされた構成を備えるコイル110及びこれを構成する複導体線112を得ることができる。以上より、優れた絶縁性を備えるコイル110を製造することができる。
 上記した実施形態では2つの素線114a、14bを束ねることにより断面視が概ね長方形となる平角線を用いる例を示したが、図19(a)に示すように、断面視にて概ね長方形となる1つの素線114を用いてもよい。このような素線114の場合であっても、不織布テープ132を巻回し、実施形態と同様にレジン容器136に浸漬することにより、図19(b)に示すようにレジン液138が素線114の表面まで浸透する。そして、熱処理することにより、図19(c)に示すように、優れた絶縁性を備える複導体線112とすることができる。したがって、優れた絶縁性を備えるコイル110を製造することができる。
 また、上記説明において、実施形態では複導体線112として断面が矩形の平角線を用いた例を例示して説明したが、これに限る意図はない。例えば断面が円形の丸型線を用いてもよい。
 本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (9)

  1.  導電性の導体をレジンでモールドした巻線用導体を巻回してなるコイルであって、
     前記巻線用導体は、前記導体の表面まで前記レジンが隙間なく充填されているコイル。
  2.  前記巻線用導体は、導電性の細線を束ねたものであり、
     前記細線の間には、前記レジンが隙間なく充填されている請求項1記載のコイル。
  3.  前記巻線用導体の周囲は前記レジンにより硬化された不織布により覆われている請求項1または2に記載のコイル。
  4.  前記巻線用導体の周囲は、硬化させる前の前記レジンを透過しない性質を備えるテープにより巻回されている請求項1から3のいずれか一項に記載のコイル。
  5.  前記レジンは熱伝導性が高い請求項1から4のいずれか一項に記載のコイル。
  6.  前記レジンには高熱伝導性を発現させる添加剤が添加されている請求項1から5のいずれか一項に記載のコイル。
  7.  導電性の導体で構成される巻線用導体を準備する工程と、
     前記巻線用導体の周囲を、レジン硬化促進剤を含む不織布により巻回する工程と、
     前記不織布により巻回された前記巻線用導体を螺旋状に巻回しコイル形状にする工程と、
     コイル形状にされた前記巻線用導体を液体レジンに浸漬して前記液体レジンを含浸させる工程と、
     前記液体レジンを含浸させた前記巻線用導体を熱乾燥炉で処理することによりレジンを硬化させる工程を備えるコイルの製造方法。
  8.  前記巻線用導体の周囲を、レジン硬化促進剤を含む不織布により巻回する工程の前に、液体レジンを透過しない性質を備えるテープにより、間隔を設けつつ巻回する工程を備える請求項7に記載のコイルの製造方法。
  9.  前記レジンには高熱伝導性を発現させる添加剤が添加されている請求項7または8に記載のコイルの製造方法。
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